近期Northwestern University的J.A.Rogers教授團隊在Advanced Healthcare Materials上發表題為“Skin-Interfaced Microfluidic Systems that Combine Hardand Soft Materials for Demanding Applicationsin Sweat Capture and Analysis”的文章，通過使用由相對較高模量的聚合物構成的微流控系統克服了這一限制，并設計了可在嵌入低模量彈性體時提供柔性力學性能的幾何形狀。對模型進行有限元分析定量地研究了系統的相關機制，并為優化布局提供了基礎，以保障系統在復雜的場景（如足球運動）中應用的穩定性。具體案例詳情請聽安泰電子為您講述~

　　圖1a）設備(bei)系(xi)統(tong)的組成；b）設備(bei)系(xi)統(tong)整體(ti)；c）微通(tong)(tong)道結構的示意(yi)圖；d）機械變形(xing)；e）激(ji)光切割產生的微流體(ti)通(tong)(tong)道；f）微流體(ti)通(tong)(tong)道的放大(da)圖像。

　　該(gai)設備是在(zai)光(guang)固化(hua)PU樹脂中(zhong)形(xing)(xing)成并嵌入薄(bo)(bo)柔性材(cai)料，用(yong)于封(feng)裝結(jie)構(gou)中(zhong)的微(wei)(wei)流體構(gou)造。首先(xian)在(zai)PDMS中(zhong)形(xing)(xing)成微(wei)(wei)流控系(xi)統(tong)幾何(he)形(xing)(xing)狀的模(mo)具(ju)(ju)，在(zai)該(gai)模(mo)具(ju)(ju)上(shang)旋轉(zhuan)澆(jiao)鑄、光(guang)固化(hua)厚(hou)度為(wei)450μm的PU層，然后去(qu)除(chu)固化(hua)的材(cai)料，得到的結(jie)構(gou)可(ke)以用(yong)同一PU材(cai)料200μm薄(bo)(bo)層進行(xing)封(feng)裝，形(xing)(xing)成一個封(feng)閉的微(wei)(wei)通道(dao)結(jie)構(gou)。該(gai)結(jie)構(gou)由(you)蛇形(xing)(xing)通道(dao)組成，其內部寬度和高度分(fen)別(bie)為(wei)520μm和250μm。使用(yong)脈沖激光(guang)系(xi)統(tong)將PU切割成與微(wei)(wei)通道(dao)匹(pi)配的幾何(he)形(xing)(xing)狀，蛇形(xing)(xing)的幾何(he)形(xing)(xing)狀為(wei)設備提供(gong)了機械(xie)可(ke)拉伸(shen)(shen)性，并遵循可(ke)拉伸(shen)(shen)電子學領域中(zhong)的定理(li)。

　　圖(tu)2a）蛇形微通道力學建模的俯視圖(tu)和截面圖(tu)；b）和c）不同參數條件(jian)下(xia)單軸(zhou)拉伸對通道體積(ji)變化的影響模擬；d）在(zai)幾何約束下(xia)設計可取區間。

　　設(she)備幾(ji)(ji)(ji)何(he)形(xing)(xing)狀(zhuang)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)目(mu)標是(shi)減(jian)少(shao)微通道結(jie)(jie)(jie)構(gou)在各種類型的(de)(de)(de)機械變(bian)形(xing)(xing)下的(de)(de)(de)體積變(bian)化，同時實現整體柔韌性和可(ke)拉伸性。通過(guo)(guo)使用(yong)具有相(xiang)對較高模量PU材料(liao)（NOA）作為微通道的(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)構(gou)組(zu)件(jian)，可(ke)以減(jian)少(shao)因設(she)備表(biao)面(mian)上的(de)(de)(de)壓力引起的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)。此外，蛇形(xing)(xing)結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)(de)關鍵幾(ji)(ji)(ji)何(he)參(can)數包括(kuo)微通道的(de)(de)(de)外部(bu)寬(kuan)(kuan)度、內部(bu)寬(kuan)(kuan)度、曲(qu)徑半徑以及相(xiang)鄰結(jie)(jie)(jie)構(gou)之間的(de)(de)(de)間距。通過(guo)(guo)建模、仿真、模擬(ni)和計(ji)算，可(ke)以得到幾(ji)(ji)(ji)何(he)約束下的(de)(de)(de)設(she)計(ji)參(can)數可(ke)取區間，進而得到設(she)備幾(ji)(ji)(ji)何(he)形(xing)(xing)狀(zhuang)的(de)(de)(de)最佳設(she)計(ji)參(can)數。

　　圖3a）和(he)b）設備在(zai)兩個(ge)(ge)方向(xiang)上(shang)的(de)(de)三點彎(wan)曲(qu)拉(la)伸應力應變(bian)測(ce)(ce)試(shi)實(shi)驗(yan)結果(guo)；c）模量和(he)彎(wan)曲(qu)剛度(du)的(de)(de)實(shi)驗(yan)結果(guo)；d）沿(yan)y軸方向(xiang)拉(la)伸15％的(de)(de)應變(bian)分布有(you)限元分析結果(guo)；e）三點彎(wan)曲(qu)的(de)(de)應變(bian)分布有(you)限元分析結果(guo)；f）沿(yan)y軸方向(xiang)拉(la)伸15％整(zheng)(zheng)個(ge)(ge)封裝結構的(de)(de)應變(bian)分布；g）三點彎(wan)曲(qu)的(de)(de)整(zheng)(zheng)個(ge)(ge)封裝結構的(de)(de)應變(bian)分布；h）使用(yong)測(ce)(ce)力計的(de)(de)尖端按(an)壓設備；i）沿(yan)x軸拉(la)伸的(de)(de)過程。

　　沿(yan)x軸(zhou)(zhou)(zhou)和y軸(zhou)(zhou)(zhou)方(fang)向進(jin)行拉(la)伸應力應變(bian)(bian)測(ce)試，得到設(she)(she)備系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)有效楊(yang)氏模量(liang)。對三(san)點彎(wan)曲剛度(du)測(ce)試可得出彎(wan)曲條件下的(de)(de)彈性(xing)模量(liang)，得到設(she)(she)備系(xi)統(tong)(tong)x軸(zhou)(zhou)(zhou)方(fang)向和y軸(zhou)(zhou)(zhou)方(fang)向上的(de)(de)力位移斜率。通過(guo)有限元分(fen)析，得到設(she)(she)備系(xi)統(tong)(tong)和整(zheng)個(ge)封裝結(jie)構(gou)沿(yan)y軸(zhou)(zhou)(zhou)方(fang)向或(huo)三(san)點彎(wan)曲的(de)(de)應變(bian)(bian)分(fen)布(bu)。同時使(shi)用測(ce)力計的(de)(de)尖端按(an)壓設(she)(she)備，沿(yan)x軸(zhou)(zhou)(zhou)拉(la)伸設(she)(she)備，驗證設(she)(she)備系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)可靠性(xing)。

　　圖(tu)4a）設備系(xi)統的(de)顯色(se)情況；b）不同濃度的(de)氯化(hua)物；c）氯化(hua)物濃度和顏(yan)色(se)的(de)關系(xi)；d）填充有色(se)染料對汗液(ye)耗損(sun)進(jin)行測量。

　　比色(se)(se)(se)測(ce)定(ding)(ding)法提供(gong)了(le)對汗(han)(han)液生(sheng)物(wu)標(biao)志(zhi)物(wu)進(jin)行實(shi)(shi)時分(fen)析的(de)(de)簡單方法，無需電(dian)子(zi)(zi)(zi)設備或電(dian)源。氯(lv)苯(ben)甲酸銀(yin)(yin)可(ke)以(yi)與(yu)(yu)汗(han)(han)液中(zhong)的(de)(de)氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)反應生(sheng)成氯(lv)酸根離子(zi)(zi)(zi)，產(chan)生(sheng)紫色(se)(se)(se)，其(qi)光密(mi)度與(yu)(yu)氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)濃度成正(zheng)比。氯(lv)胺酸銀(yin)(yin)可(ke)固定(ding)(ding)在微通道的(de)(de)入(ru)口處，以(yi)進(jin)行氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)分(fen)析。當汗(han)(han)水進(jin)入(ru)設備時，它會與(yu)(yu)這(zhe)種懸浮液混合，導致顏色(se)(se)(se)變(bian)色(se)(se)(se)，測(ce)定(ding)(ding)的(de)(de)顏色(se)(se)(se)密(mi)度與(yu)(yu)汗(han)(han)液中(zhong)的(de)(de)氯(lv)化物(wu)濃度成正(zheng)比。采樣后(hou)的(de)(de)系(xi)列實(shi)(shi)驗也證明了(le)系(xi)統的(de)(de)可(ke)靠性。

　　圖5在(zai)機械(xie)應(ying)力下對汗液(ye)采樣后，進行(xing)靜態壓縮測(ce)試、沖擊測(ce)試、慣性測(ce)試、蒸發測(ce)試。

　　研究者(zhe)同時對(dui)健康(kang)的(de)受試者(zhe)進行(xing)了現場試驗，也證(zheng)明(ming)了在(zai)真(zhen)實的(de)使用(yong)(yong)條(tiao)件甚至在(zai)劇烈體育(yu)鍛煉和體育(yu)運動過程中，系統依舊可(ke)以穩定(ding)實現既定(ding)關鍵功(gong)能。這些結果充分證(zheng)明(ming)，該皮膚接口微流控系統的(de)應用(yong)(yong)潛力，有可(ke)能滿足許多高強度活動的(de)要求，例如軍(jun)事訓練、戰斗和各(ge)類(lei)體育(yu)運動。

　　ATA-2032高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~500kHz

　　電壓(ya)：300Vp-p（±150Vp）

　　電流：120mAp

　　功率：18Wp

　　壓擺(bai)率：≥334V/μs

　　可程控

　　PS：本(ben)實(shi)驗內容(rong)來自Northwestern University的(de)J.A.Rogers教授(shou)團隊在Advanced Healthcare Materials上發表(biao)題(ti)為“Skin-Interfaced Microfluidic Systems that Combine Hardand Soft Materials for Demanding Applicationsin Sweat Capture and Analysis”的(de)文章。

　　本資料由Aigtek安泰電子整理發布，更多案例及產品詳情請持續關注我們。本資料由Aigtek安泰電子整理發布，更多案例及產品詳情請持續關注我們。西安安泰電子是專(zhuan)業從事功(gong)率(lv)放大器、高壓放(fang)大器、功率放大器模塊、功率信號源、射頻功率放大器、前置微小信(xin)號放大器、高精度電壓源、高精度電(dian)流源等(deng)電(dian)子(zi)測量(liang)儀(yi)器(qi)研發、生(sheng)產和(he)銷售的高科(ke)技企業，為(wei)用(yong)戶提供具有競爭力的測試方案。Aigtek已經成為(wei)在業界擁(yong)有廣泛(fan)產品線，且具有相當(dang)規模的儀(yi)器(qi)設備供應商，樣(yang)機都支(zhi)持免費試用(yong)。如想(xiang)了解更多功率放大器(qi)等(deng)產品，請持續關注(zhu)安泰電子官網hkdyw.cn或(huo)撥(bo)打029-88865020。